JP4192534B2

JP4192534B2 - 回転軸装置

Info

Publication number: JP4192534B2
Application number: JP2002253018A
Authority: JP
Inventors: 憲次川久保; 日出夫渡辺
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004096865A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸装置に関し、特に軸冷却のための構造を改良したものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸を有すると共に発熱量が多いために回転軸の冷却を可能にした回転軸装置としては例えば回転機があり、特開２００１−１９７７０５に開示されたものがある。
【０００３】
この回転機は、図７に示すように、フレーム１に軸受２ａ，２ｂを介して回転自在に支持された回転軸３に回転子４を設ける一方、フレーム１には固定子５を設け、回転軸３の内部に冷却穴３ａを形成して、冷却穴３ａの内部に挿入したパイプ６をカバー７を介してフレーム１に取り付け、パイプ６の外端部には給水口８を設けたたものである。
【０００４】
回転軸３を回転させながら、給水口８からパイプ６の内部へ冷却水を送り込むと、パイプ６の内部を右から左へ流れた冷却水はパイプ６と回転軸３との間を通って回転軸３の右側へ移動し、カバー７の内部である廃液室へと流下する。これにより、回転軸３と回転子４とが冷却水により冷却される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、パイプ６が回転せず、回転しないパイプ６と回転する回転軸３との間に冷却水が介在し、しかもパイプ６と回転軸３との対向する表面積が大きいことから、回転軸３に加わる回転抵抗が大きいという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、斯かる課題を解決した回転軸装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための請求項１に係る回転軸装置の構成は、回転軸の内部に当該回転軸の一方側から他方側へ向って、他方側へ貫通しない冷却穴を設け、当該冷却穴の内部にパイプ材を設け、当該パイプ材の内部に冷却液を供給するための供給管の開口部を当該パイプ材の一方側に臨ませ、当該パイプ材の一方側と当該回転軸の一方側との間へ戻ってくる冷却液を排出するための排出手段を設け、前記供給管の開口部と前記パイプ材の一方側との間から漏れる冷却液を押し戻すファンを前記パイプ材の一方側に設け、該ファンの回転により前記漏れる冷却液を押し込む流路を形成する流路形成部材を設け、前記パイプ材の一方側と前記回転軸の一方側との間へ戻ってきた冷却液が、前記ファンに吸引されるのを阻止する阻止手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
斯かる回転軸装置では、パイプ材が回転軸と共に回転するので、回転軸の回転抵抗が小さい。また、供給管とパイプ材との間から漏れようとする冷却液をファンの回転により押し戻すので、冷却液の漏れが少なく、冷却液の有効利用が図れる。更に、パイプ材の一方側と回転軸の一方側との間へ戻ってきた冷却液がファンに吸引されるのを阻止する阻止手段を設けたので、戻ってきた冷却液がファンへ向かって流れるのが阻止される。
【０００９】
請求項２に係る回転軸装置の構成は、請求項１に記載の回転軸装置において、前記阻止手段として、前記ファンが吸引して生じる負圧を下げるための連通孔を前記流路形成部材に形成したことを特徴とする。
【００１０】
斯かる回転軸装置では、連通孔を介して空気がファンへ吸引されて負圧が下がる。そのため、パイプ材の一方側と回転軸の一方側との間へ戻ってきた冷却液がファンに吸引されることはない。
【００１１】
請求項３に係る回転軸装置の構成は、請求項１または２に記載の回転軸装置において、前記パイプ材の一方側と前記回転軸の一方側との間へ戻ってくる冷却液を前記排出手段へ導くためのガイド部材を前記パイプの外周面に形成したことを特徴とする。
【００１２】
斯かる回転軸装置では、パイプの外周面にガイド部材を形成したので、パイプ材の一方側と回転軸の一方側との間へ戻ってきた冷却液がガイド部材に案内されて確実に排出手段へ流れる。従って、パイプ材の一方側と回転軸の一方側との間へ戻ってきた冷却液がファンへ向かって流れることはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による回転軸装置の実施の形態としての回転機を実施の形態１，２に分けて説明する。
【００１６】
（ａ）実施の形態１
まず、実施の形態１を図１，図２に示す。図１に示す回転機１０は、右側に突出する回転軸１１が他の機器に連動連結されることになり、左側には、回転軸の内部に冷却水を供給・排出するための給排手段１２が設けられている。
【００１７】
図２のように、回転軸１１はフレーム１３に軸受１４を介して回転自在に支持されており、回転軸１１の内部で冷却水が循環するように構成されている。回転軸１１の内部には図の左側から冷却穴１１ａが設けられており、冷却穴１１ａは右端へは貫通していない。当該冷却穴１１ａの内部にパイプ材１５が挿入され、当該パイプ材１５は円周方向に等間隔に配置されたスペーサ１６を介して回転軸１１に固定されている。このスペーサ１６は図の左右方向に２箇所以上設けられている。
【００１８】
回転軸１１とパイプ材１５との間から戻ってくる冷却水を排出するために、排出部材（排出手段）１７がフレーム１３の外周面に結合されている。排出部材１７には、回転軸１１とパイプ材１５との間から戻ってくる冷却水を溜める貯水部１７ａが形成されている。つまり、排出部材１７は略有底円筒形であり、その内部にリング状の突出部１７ｂを形成したものである。突出部１７ｂの内端部と回転軸１１の外周面との間には僅かな隙間が形成されている。排出部材１７の下部には孔が形成されており、当該孔には、貯水部１７ａの冷却水を排出するための配水管１８の一端が嵌合されている。そして、排出部材１７における略有底円筒形の底部の中央を貫通する貫通孔が形成され、当該貫通孔に気密に供給管１９が挿通され、当該供給管１９の先端がパイプ材１５の左端に臨ませてある。
【００１９】
斯かる回転機１０の作用を説明する。供給管１９から冷却水を供給すると、冷却水は回転軸１１と共に回転するパイプ材１５の左端へ流入し、パイプ材１５の左端から右端へと流れ、その後は回転軸１１とパイプ材１５との間を右端から左端へと流れる。そして、貯水部１７ａへ流下して溜り、排出管１８を通って排出される。
【００２０】
図３は、回転機１０の設計図である。図２と対応する部分には同一符号を付し、説明は省略する。
【００２１】
（ｂ）実施の形態２
次に、実施の形態２を図４に示す。なお、実施の形態２は実施の形態１の一部を変更したものなので、実施の形態１と異なる部分についてのみ説明する。
【００２２】
前記パイプ材１５の内部に供給するための冷却水が前記供給管１９と前記パイプ材１５との間から漏れようとするのを防止するためにファンが設けられている。つまり、以下のようになっている。回転軸１１の左端からのパイプ材１５の突出量が実施の形態１の場合よりも大きく設定され、パイプ材１５の左端にはフランジ１５ａが形成されている。そして、図５に示すように、フランジ１５ａの右側の面には、放射方向へ長いファン１５ｂが円周方向へ等間隔に複数設けられている。このファン１５ｂが回転すると、放射方向の外側へ冷却水が押し出されることから、押し出される冷却水が前記供給管１９と前記パイプ材１５との間へ押し込まれるように流路を形成するための流路形成部材２０が設けられる。流路形成部材２０は図６のように形成されている。即ち、円盤の中心部に内部をえぐるようにして流路部２０ｃが形成され、内径寸法の異なる嵌合孔２０ａと挿通孔２０ｂとが形成されている。流路形成部材２０は図６では一体に形成されているが、実際には二分割構成されており、流路部２０ｃにフランジ１５ａの部分を収容した状態で、排出部材１７の中心位置に形成した孔に嵌合されている。そして、供給管１９を嵌合孔２０ａに嵌合した状態で、供給管１９の先端がパイプ材１５の左端に少し挿入されている。これにより、ファン１５ｂが回転すると、放射方向の外側へ押し出される冷却水が、流路形成部材２０とフランジ１５ａとの間を通って供給管１９とパイプ材１５との間へ押し出されることになる。
【００２３】
このほか、パイプ材１５の左方側と回転軸１１の左方側との間へ戻ってくる冷却水が、ファン１５ａに吸引されてファン１５ａへ向かって流れるのを阻止するために、図６（ａ）に示すように、挿通孔２０ｂの内周面と流路形成部材２０の外周面とを連通させる連通孔（阻止手段）２０ｄが、円周方向に沿って等間隔に複数形成されている。
【００２４】
そして、更にパイプ材１５の左方側と回転軸１１の左方側との間へ戻ってくる冷却水がファン１５ａへ向かって流れないように貯水部１７ａへと導いて流下させるために、円盤状のガイド板（ガイド部材）１５ｃがパイプ材１５の外周面に一体に形成されている。
【００２５】
斯かる回転機の作用を説明する。供給管１９から供給された冷却水が回転軸１１の左端とパイプ材１５の左端との間へ戻ってくる点については実施の形態１と同じである。戻ってきた冷却水はガイド板１５ｃに案内され、貯水部１７ａへと落下する。回転を開始した初期には供給管１９とパイプ材１５との間から一時的に冷却水が漏れ、その冷却水が流路形成部材２０の内部に入るが、ファン１５ｂの回転により冷却水が放射方向の外側へ強制的に押され、更に流路形成部材２０とフランジ１５ａとの間を軸心方向へと流れ、供給管１９から供給される冷却水が、供給管１９とパイプ材１５との間から漏れようとするのを、押し戻す方向へ作用する。このため、冷却水の漏れが防止され、冷却水の有効利用が図れる。また、ファン１５ｂの回転により、軸に沿って流路形成部材２０の内部へ向かう吸引力が作用するが、貯水部１７ａの空気が連通孔２０ｄをを介してファン１５ｂへ吸引されて負圧が下がるため、回転軸１１の左端とパイプ材１５の左端との間へ戻ってくる冷却水がファン１５ｂへ向かって吸引されることはない。
【００２６】
その他の構成，作用は実施の形態１と同じなので、説明を省略する。
【００２７】
なお、回転軸装置は回転機に限るものではなく、回転軸が回転して軸冷却の必要なものなら何でも良い。また、冷却液としては、冷却水に限らず、種々の液体を用いることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明からわかるように、請求項１に係る回転軸装置によれば、回転軸の内部に形成した冷却穴の内部にパイプ材を設け、当該パイプ材の内部に冷却液を供給するための供給管の開口部を当該パイプ材の一方側に臨ませたので、回転軸の回転抵抗が従来に比べて極めて小さい。また、パイプ材の一方側に供給管とパイプ材との間から漏れようとする冷却液を押し戻すファンを設けたので、冷却液の漏れが少なく、冷却液の有効利用が図れると共に冷却効率が高い。更に、パイプ材の一方側と回転軸の一方側との間へ戻ってくる冷却液が、ファンへ吸引されるのを阻止する阻止手段を設けたので、使用済みの冷却液が確実に排出される。
【００２９】
請求項２に係る回転軸装置によれば、連通孔を介して空気がファンへ吸引されるので負圧が下がる。そのため、パイプ材の一方側と回転軸の一方側との間へ戻ってくる冷却液がファンに吸引されることはない。
【００３０】
請求項３に係る回転軸装置によれば、ガイド部材をパイプの外周面に形成したので、パイプ材の一方側と回転軸の一方側との間へ戻ってくる冷却液は確実に排出手段へ案内される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転軸装置の実施の形態１としての回転機の外観を示す構成図。
【図２】本発明による回転軸装置の実施の形態１としての回転機の要部を示す断面図。
【図３】本発明による回転軸装置の実施の形態１としての回転機の要部を示す断面図。
【図４】本発明による回転軸装置の実施の形態２としての回転機の要部を示す断面図。
【図５】本発明による回転軸装置の実施の形態２の構成部品に係り、（ａ）は断面図（ｂ）は右側面図。
【図６】本発明による回転軸装置の実施の形態２の構成部品に係り、（ａ）は断面図（ｂ）は右側面図。
【図７】従来の回転軸装置としての回転機の構成図。
【符号の説明】
１１…回転軸
１１ａ…冷却穴
１５…パイプ材
１５ｂ…ファン
１５ｃ…ガイド板（ガイド部材）
１７…排出部材（排出手段）
１７ａ…貯水部
１９…供給管
２０…流路形成部材
２０ｄ…連通孔（阻止手段）

Claims

回転軸の内部に当該回転軸の一方側から他方側へ向って、他方側へ貫通しない冷却穴を設け、当該冷却穴の内部にパイプ材を設け、当該パイプ材の内部に冷却液を供給するための供給管の開口部を当該パイプ材の一方側に臨ませ、当該パイプ材の一方側と当該回転軸の一方側との間へ戻ってくる冷却液を排出するための排出手段を設け、
前記供給管の開口部と前記パイプ材の一方側との間から漏れる冷却液を押し戻すファンを前記パイプ材の一方側に設け、該ファンの回転により前記漏れる冷却液を押し込む流路を形成する流路形成部材を設け、
前記パイプ材の一方側と前記回転軸の一方側との間へ戻ってきた冷却液が、前記ファンに吸引されるのを阻止する阻止手段を設けたことを特徴とする回転軸装置。
前記阻止手段として、前記ファンが吸引して生じる負圧を下げるための連通孔を前記流路形成部材に形成したことを特徴とする請求項１に記載の回転軸装置。
前記パイプ材の一方側と前記回転軸の一方側との間へ戻ってくる冷却液を前記排出手段へ導くためのガイド部材を前記パイプの外周面に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の回転軸装置。